| 8695912 9216 5224 943 1ная лампа оставалась самым ненадёжным элементом ЦВМ 1-го поколения; использование ламп стало тормозить дальнейшее развитие техники ЦВМ.
В сер. 50-х гг. в ЦВМ на смену электронным лампам пришли полупроводниковые приборы - диоды и транзисторы. Т. к. срок службы полупроводниковых приборов значительно выше, чем у электронных ламп, то с переходом на новую элементную базу существенно повысилась надёжность ЦВМ, заметно уменьшились и габариты машин. С внедрением цифровых элементов на полупроводниковых приборах началось создание ЦВМ 2-го поколения.
Типовая блок-схема цифровой вычислительной машины.
Усовершенствование вычислит, машин было направлено на повышение их быстродействия: у машин 1-го поколения быстродействие выросло от неск. сотен операций в 1 сек до неск. десятков тыс. операций в 1 сек; первые транзисторные машины имели быстродействие порядка 5 тыс. операций в 1 сек и в процессе развития достигли уровня 10-15 млн. операций в 1 сек (ЦВМ CDC-7600, США).
Однако при той организации вычислит, процесса, к-рая использовалась в ЦВМ 1-го поколения, дальнейшее увеличение быстродействия уже практически не повышало производительности машин. В ЦВМ вводили программу решения нек-рой задачи и до окончания решения и вывода результатов вычислений нельзя было вводить новую задачу. Но во всяком вычислит, процессе, помимо быстрых операций (напр., арифметич. или нек-рых логич. операций), имеются и медленные операции, выполняемые механич. устройствами: считывание исходной информации, вывод на печать результатов вычислений, пересылки информации из внеш. памяти в оперативную и др. По мере повышения быстродействия медленные операции занимали всё большую часть общего времени работы машины, тогда как "быстрые" устройства машины (напр., арифметическое устройство) простаивали и, т. о., усовершенствования, касавшиеся только электронных элементов, не давали сколько-нибудь заметного роста производительности ЦВМ. Поэтому в 60-х гг. произошло существенное изменение структуры ЦВМ, в результате которого различные устройства получили возможность работать независимо друг от друга по разным программам. Это позволило одновременно решать на машине несколько задач (см. Мультипрограммирование). Напр., в то время как в ходе решения одной из задач осуществляется медленная операция (иногда она длится неск. сек), арифметич. устройство успевает решить не одну, а неск. задач. Наиболее производительные из совр. ЦВМ одновременно могут обрабатывать неск. десятков задач. Работой ЦВМ и формированием потока задач управляет особая программа - операционная система. Мультипрограммный режим не ускоряет решение одной определённой задачи, но весьма существенно повышает общую производительность ЦВМ.
Следующий этап в развитии мультипрограммных режимов работы - переход к ЦВМ коллективного пользования (см. Сеть вычислительных центров). Ввод задач в машину не обязательно должен производиться с одного устройства ввода, таких устройств может быть несколько, и располагаться они могут не в машинном зале, а непосредственно у потребителей "машинных услуг", часто удалённых от ЦВМ на значит, расстояние. С помощью таких устройств (терминалов) по линиям связи (обычно телефонным) задачи вводят в машину, к-рая сама определяет их очерёдность, время их решения. Результаты решения также по линиям связи направляются на терминалы, к-рые должны иметь выводные устройства, печатающее устройство или дисплей (см. Отображения информации устройство).
Создание мультипрограммных машин привело к развитию систем ЦВМ коллективного пользования, объединяющих в единое целое неск. машин с различной производительностью и обслуживающих одновременно десятки и сотни потребителей, расположенных не только в разных городах, но нередко в различных странах. Такое использование ЦВМ требовало расширения их функциональных возможностей и, следовательно, усложнения их структуры; полупроводниковая техника уже не отвечала требованиям развития ЦВМ как в отношении габаритов и потребления энергии, так и в отношении их технологичности и надёжности.
На смену ЦВМ 2-го поколения в 60-х гг. пришли машины 3-го поколения, построенные на интегральных микросхемах (см. Интегральная схема). В ЦВМ 2-го поколения элементарный блок собирался из отд. деталей (диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и т. п.), соединяемых посредством пайки. Такие блоки, хотя и значительно меньших габаритов, чем ламповые панели машин 1-го поколения, всё же имели заметные размеры (до неск. десятков, иногда сотен см3), а места пайки являлись источником частых отказов. Применение в ЦВМ интегральных микросхем позволило повысить насыщенность блоков ЦВМ без увеличения их физ. размеров. Если первые интегральные микросхемы (ИС) заменяли один блок ЦВМ 2-го поколения, то большие интегральные микросхемы (БИС)- неск. десятков таких блоков, и степень их насыщения (интеграции) непрерывно растёт. К электронным ЦВМ 4-го поколения часто относят машины, построенные на БИС. Однако такая классификация вряд ли обоснована, т. к. нет чёткой границы между "обычными" интегральными микросхемами и "средними", между "средними" и "большими", между "большими" и "сверхбольшими". Значительно более важный фактор в развитии электронных ЦВМ - изменение осн. элементов оперативной памяти. Если ЦВМ 1-го, 2-го и 3-го поколений имеют в своём составе запоминающие устройства на ферритовых сердечниках, то в ЦВМ 4-го поколения в качестве элементов памяти находят применение полупроводниковые приборы, изготавливаемые по технологии, аналогичной технологии изготовления, интегральных микросхем. Образцы такой памяти небольшого объёма создавались и использовались (нач. 70-х гг.) как "сверхбыстродействующая память"; в сер. 70-х гг. наметилась тенденция создания оперативной памяти на полупроводниках и использования ферритовых запоминающих устройств в качестве дополнительной "медленной" памяти.
Для 70-х гг. весьма характерно явление "поляризации" в технике ЦВМ: с одной стороны, применение вычислит, систем коллективного пользования приводит к созданию сверхмощных машин с быстродействием порядка неск. десятков млн. операций в секунду и с очень большими объёмами оперативной памяти; с др. стороны, для индивидуального использования, а также для управления тех-нологич. процессами и обработки экспериментальных данных в исследовательских лабораториях создаются малые ЦВМ (или мини-ЦВМ, миникомпью-теры)- малогабаритные машины (включая настольные) со ср. быстродействием. Мини-ЦВМ, соединённые линиями связи с мощными вычислит, системами коллективного пользования, могут применяться как терминалы. Приставка "мини" относится гл. обр. к размерам машин, т. к., напр., по производительности малые ЦВМ нередко превосходят самые мощные машины 1-го поколения. Наметилась также тенденция к сокращению выпуска машин ср. мощности, поскольку мини-ЦВМ могут обеспечить решение большей части задач индивидуального потребителя, а для решения сложных задач выгоднее обратиться к вычислит, системам коллективного пользования. В кон. 60-нач. 70-х гг. сверхмощные ЦВМ становятся мультипроцессорными, т. е. в одной такой машине сосредоточивается неск. процессоров, функционирующих одновременно (параллельно). Преимущество мультипроцессорных систем для одновременного решения многих задач очевидно, но наличие в одной вычислит, системе неск. процессоров в принципе позволяет расчленить также и процесс решения одной задачи, поскольку каждый реальный вычислит, алгоритм содержит ряд ветвей, выполнение к-рых может проводиться независимо друг от друга, что даёт весьма большое сокращение времени решения задачи. Мультипроцессорные ЦВМ, технологич. основой к-рых являются БИС, следует, по-видимому, отнести к машинам 4-го поколения.
ЦВМ находят всё большее применение в различных сферах человеческой деятельности. Важнейшие области их использования (кон. 70-х гг.): научно-технич. расчёты, в основе к-рых лежат матем. методы; автоматизация проектирования технич. объектов; экономич. расчёты (экономико-статистич. анализ, демографич. статистика, планирование, исследование операций, бухгалтерский и материальный учёт); информационно-справочная служба (научно-технич. информация, библиотечная, диспетчерская служба и др.); матем. моделирование в "описательных" науках - биологии, медицине, геологии, социологии и др.; автоматич. управление технологич. процессами, транспортными средствами, а также сложными экспериментальными установками.
Лит.: Китов А. И., Криницкий Н. А., Электронные цифровые машины и программирование, 2 изд., М., 1961; Мультипроцессорные вычислительные системы, под ред. Я. А. Хетагурова, М., 1971; К а г а н Б. М., Каневский М. М., Цифровые вычислительные машины и системы, 2 изд., М., 1973; Б а р д и ж В. В., Магнитные элементы цифровых вычислительных машин, 2 изд., М., 1974; А п о к и н И. А., Майстров Л.Е., Развитие вычислительных машин. М., 1974; Преснухин Л. Н., Нестеров П. В., Цифровые вычислительные машины, М., 1974; К о р о-л ё в Л. Н., Структуры ЭВМ и их математическое обеспечение, М., 1974.
А. Л. Дородницын.
ЦИФРОВАЯ ИНДИКАТОРНАЯ ЛАМПА, цифровой индикатор, электровакуумный прибор для визуального воспроизведения информации (представленной в |
